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考虑桩-土-桥相互作用的斜拉桥地震反应分析与控制
| 论文题名： | 考虑桩-土-桥相互作用的斜拉桥地震反应分析与控制 |
| 关键词： | 斜拉桥;动力相互作用;非线性;非一致地震激励;振动控制;粘滞阻尼器 |
| 摘要： | 本文在全面了解桥梁地震反应分析及被动耗能减振研究与应用的基础上，结合山东滨州黄河公路斜拉桥工程实例，从桩-土-桥动力相互作用、非线性、非一致地震激励、振动控制等四个方面对斜拉桥进行了系统的地震反应分析。 (1)基于刚性地基假定，应用ANSYS软件合理建立了斜拉桥有限元动力计算模型，分析了山东滨州黄河公路斜拉桥半漂浮体系的动力特性；采用反应谱法计算了斜拉桥在纵向、横向、竖向单独激励下的地震反应；采用时程反应分析的加速度一致激励法，分别计算了三种地震波下斜拉桥在纵向、横向、竖向三向正交分量独立作用和联合作用下的地震反应，发现横向、纵向地震分量使斜拉桥产生较大的位移和内力，并伴随着结构的空间运动耦合，说明采用三维计算模型的重要性。 (2)将Penzien提出的集中质量模型扩展到三维空间，提出了改进模型并给出了改进模型下参数的确定方法，建立了考虑桩-土-桥动力相互作用效应的计算模型，并应用于山东滨州黄河公路斜拉桥，对其进行模态分析和动力反应时程分析，与刚性地基假定模型计算结果进行了比较，发现考虑桩-土相互作用后斜拉桥地震反应显著增大，对于深桩基础斜拉桥，若按刚性地基假定考虑会降低结构的抗震设防要求。 (3)分析了桩-土桥动力相互作用体系斜拉桥非线性因素的主要来源，给出了斜拉桥非线性模拟方法，推导了地基土层恢复力模型，建立了考虑桩-土-桥相互作用效应的斜拉桥非线性计算模型，详细分析比较了每一种非线性对斜拉桥横向、纵向地震反应的影响，计算表明斜拉索非线性对斜拉桥地震反应影响占主导地位；考虑行波效应，分析比较了斜拉桥在三向地震波联合作用时，不同相位差下斜拉桥的地震反应，发现行波效应与相位差有关，三向振动行波作用下，结构反应峰值均增大，一维振动行波效应分析并不能真实反映行波效应对结构的影响；提出了刚性地基假定下斜拉桥主梁地震反应分析应提高一个抗震设防烈度的设计思想，也为完善相关设计规范提供理论依据。 (4)针对漂浮体系斜拉桥在地震作用下会产生过大梁端位移的特点，从地震位移控制的机理出发探讨了控制地震位移的方法，阐述了粘滞阻尼器的减振原理及其进行结构控制时的参数选择和合理布置，结合山东滨州黄河公路斜拉桥实际问题，选定了切实可行的粘滞阻尼器最佳设置位置，对刚性地基假定模型和桩-土-桥相互作用模型的有控结构进行了数值模拟分析。分析结果表明，粘滞阻尼器能有效减小结构的地震响应，桩-土-桥相互作用模式下位移减振效果更加显著。 |
| 作者： | 戎芹 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 欧进萍;凡友华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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